第十节 future其他成员函数、shared_future、atomic
一、std::future 的成员函数
1、std::future_status status = result.wait_for(std::chrono::seconds(几秒));
卡住当前流程，等待std::async()的异步任务运行一段时间，然后返回其状态std::future_status。如果std::async()的参数是std::launch::deferred（延迟执行），则不会卡住主流程。
std::future_status是枚举类型，表示异步任务的执行状态。类型的取值有
std::future_status::timeout
std::future_status::ready
std::future_status::deferred
#include <iostream>
#include <future>
using namespace std;
int mythread() {
cout << "mythread() start" << "threadid = " << std::this_thread::get_id() << endl;
std::chrono::milliseconds dura(5000);
std::this_thread::sleep_for(dura);
cout << "mythread() end" << "threadid = " << std::this_thread::get_id() << endl;
return 5;
}
int main() {
cout << "main" << "threadid = " << std::this_thread::get_id() << endl;
std::future<int> result = std::async(mythread);
cout << "continue........" << endl;
//cout << result1.get() << endl; //卡在这里等待mythread()执行完毕，拿到结果
//等待1秒
std::future_status status = result.wait_for(std::chrono::seconds(1));
if (status == std::future_status::timeout) {
//超时：表示线程还没有执行完
cout << "超时了，线程还没有执行完" << endl;
}
//类成员函数
return 0;
}
#include <iostream>
#include <future>
using namespace std;
int mythread() {
cout << "mythread() start" << "threadid = " << std::this_thread::get_id() << endl;
std::chrono::milliseconds dura(5000);
std::this_thread::sleep_for(dura);
cout << "mythread() end" << "threadid = " << std::this_thread::get_id() << endl;
return 5;
}
int main() {
cout << "main" << "threadid = " << std::this_thread::get_id() << endl;
std::future<int> result = std::async(mythread);
//std::future<int> result = std::async(mythread);
cout << "continue........" << endl;
//cout << result1.get() << endl; //卡在这里等待mythread()执行完毕，拿到结果
std::future_status status = result.wait_for(std::chrono::seconds(6));
if (status == std::future_status::timeout) {
//超时：表示线程还没有执行完
cout << "超时了，线程还没有执行完" << endl;
}
else if (status == std::future_status::ready) {
//表示线程成功返回
cout << "线程执行成功，返回" << endl;
cout << result.get() << endl;
}
else if (status == std::future_status::deferred) {
//如果设置 std::future<int> result = std::async(std::launch::deferred, mythread);，则本条件成立
cout << "线程延迟执行" << endl;
cout << result.get() << endl;
}
cout << "good luck" << endl;
return 0;
}
get()只能使用一次，比如如果
auto a = result.get(); cout << result.get() << endl;
就会报告异常
因为get()函数的设计是一个移动语义，相当于将result中的值移动到了a中，再次get就报告了异常。
二、std::shared_future：也是个类模板（解决get只能用一次的问题）
std::future的 get() 成员函数是转移数据
std::shared_future 的 get()成员函数是复制数据
#include <thread>
#include <iostream>
#include <future>
using namespace std;
int mythread() {
cout << "mythread() start" << "threadid = " << std::this_thread::get_id() << endl;
std::chrono::milliseconds dura(5000);
std::this_thread::sleep_for(dura);
cout << "mythread() end" << "threadid = " << std::this_thread::get_id() << endl;
return 5;
}
int main() {
cout << "main" << "threadid = " << std::this_thread::get_id() << endl;
std::packaged_task<int()> mypt(mythread);
std::thread t1(std::ref(mypt));
std::future<int> result = mypt.get_future();
bool ifcanget = result.valid(); //判断future中的值是不是一个有效值
std::shared_future<int> result_s(result.share()); //执行完毕后result_s里有值，而result里空了
//std::shared_future<int> result_s(std::move(result));
//通过get_future返回值直接构造一个shared_future对象
//std::shared_future<int> result_s(mypt.get_future());
t1.join();
auto myresult1 = result_s.get();
auto myresult2 = result_s.get();
cout << "good luck" << endl;
return 0;
}
三、std::atomic原子操作
3.1 原子操作概念引出范例：
互斥量：多线程编程中 用于保护共享数据：先锁住， 操作共享数据， 解锁。
有两个线程，对一个变量进行操作，一个线程读这个变量的值，一个线程往这个变量中写值。
即使是一个简单变量的读取和写入操作，如果不加锁，也有可能会导致读写值混乱（一条C语句会被拆成3、4条汇编语句来执行，所以仍然有可能混乱）
#include <iostream>
#include <thread>
using namespace std;
int g_count = 0;
void mythread1() {
for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
g_count++;
}
}
int main() {
std::thread t1(mythread1);
std::thread t2(mythread1);
t1.join();
t2.join();
cout << "正常情况下结果应该是200 0000次，实际是" << g_count << endl;
}
//输出不是2000000
使用mutex解决这个问题
#include <iostream>
#include <thread>
#include <mutex>
using namespace std;
int g_count = 0;
std::mutex mymutex;
void mythread1() {
for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
std::unique_lock<std::mutex> u1(mymutex);
g_count++;
}
}
int main() {
std::thread t1(mythread1);
std::thread t2(mythread1);
t1.join();
t2.join();
cout << "正常情况下结果应该是200 0000次，实际是" << g_count << endl;
}
//输出2000000
3.2 基本的std::atomic用法范例
大家可以把原子操作理解成一种：不需要用到互斥量加锁（无锁）技术的多线程并发编程方式。
原子操作：在多线程中不会被打断的程序执行片段。
从效率上来说，原子操作要比互斥量的方式效率要高。
互斥量的加锁一般是针对一个代码段，而原子操作针对的一般都是一个变量。
原子操作，一般都是指“不可分割的操作”；也就是说这种操作状态要么是完成的，要么是没完成的，不可能出现半完成状态。
std::atomic来代表原子操作，是个类模板。其实std::atomic是用来封装某个类型的值的
需要添加#include <atomic>头文件
范例
#include <iostream>
#include <thread>
#include <atomic>
using namespace std;
std::atomic<int> g_count = 0; //封装了一个类型为int的 对象（值）
void mythread1() {
for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
g_count++;
}
}
int main() {
std::thread t1(mythread1);
std::thread t2(mythread1);
t1.join();
t2.join();
cout << "正常情况下结果应该是200 0000次，实际是" << g_count << endl;
}
//输出2000000
#include <iostream>
#include <thread>
#include <atomic>
using namespace std;
std::atomic<bool> g_ifEnd = false; //封装了一个类型为bool的 对象（值）
void mythread() {
std::chrono::milliseconds dura(1000);
while (g_ifEnd == false) {
cout << "thread id = " << std::this_thread::get_id() << "运行中" << endl;
std::this_thread::sleep_for(dura);
}
cout << "thread id = " << std::this_thread::get_id() << "运行结束" << endl;
}
int main() {
std::thread t1(mythread);
std::thread t2(mythread);
std::chrono::milliseconds dura(5000);
std::this_thread::sleep_for(dura);
g_ifEnd = true;
cout << "程序执行完毕" << endl;
t1.join();
t2.join();
}
总结：
1、原子操作一般用于计数或者统计（如累计发送多少个数据包，累计接收到了多少个数据包），多个线程一起统计，这种情况如果不使用原子操作会导致统计发生混乱。
2、写商业代码时，如果不确定结果的影响，最好自己先写一小段代码调试。或者不要使用。
原文链接：https://blog.csdn.net/qq_38231713/article/details/106093115